Disposición de estator, generador, turbina eólica y método para posicionar una disposición de estator.

Disposición (64) de estator de una máquina eléctrica configurada en forma cilíndrica,

en la que

- la disposición (64) de estator está construida para estar rodeada radialmente por una disposición (62) de rotor montada de manera rotativa,

- la disposición (64) de estator puede conectarse de manera no rotativa a una parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica para su funcionamiento normal, y

- la disposición (64) de estator puede liberarse de la conexión no rotativa a la parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica, caracterizada porque la disposición (64) de estator puede enclavarse con una parte (16A, 62) rotatoria de la máquina eléctrica y está construida para girar en relación con la parte (16B) estacionaria si la parte (16A, 62) rotatoria rota.

La invención se refiere a una disposición de estator de una máquina eléctrica, especialmente de un generador para una turbina eólica. La invención se refiere también a un generador, por ejemplo un generador de accionamiento directo para una turbina eólica que comprende una disposición de estator de este tipo así como una turbina eólica que comprende un generador de este tipo. Además, la invención se refiere a un método para posicionar una disposición de estator.

Cada turbina eólica comprende un generador, por ejemplo un generador de accionamiento directo grande que tiene un estator de generador y un rotor de generador para la producción de energía eléctrica.

Las turbinas eólicas se erigen en la costa así como en alta mar. En particular, cuando se erige una turbina eólica en alta mar, la turbina eólica en conjunto, pero también el generador se expone a condiciones ambientales hostiles, como humedad, partículas de sal, etc. Si no están lo suficientemente protegidos, en particular los componentes de estator de un generador de turbina eólica están expuestos a daños debido a corrosión y a un riesgo aumentado de fallos eléctricos bajo tales condiciones ambientales en alta mar. Además, pueden presentarse otras razones de manera que pueda ocurrir un fallo, en la costa o en alta mar.

Obviamente debe evitarse una avería del generador pero, en el caso de una avería, debe ser posible un mantenimiento y reparación rápidos y sencillos de la avería.

Es ventajoso que el estator de generador comprenda una serie de segmentos de estator independientes. Un estator segmentado tiene el beneficio de que, en caso de un fallo, puede reemplazarse el segmento de estator afectado respectivo a una fracción de los costes y el esfuerzo requeridos para reemplazar el estator completo.

Sin embargo, durante el transporte y el manejo de los segmentos de estator individuales, por ejemplo durante la erección de la turbina eólica, los segmentos de estator pueden exponerse a condiciones ambientales húmedas y saladas que pueden provocar un daño de segmentos de estator únicos.

Debe reconocerse que un generador puede estar constituido por elementos de rotor, por ejemplo imanes permanentes, y elementos de estator, por ejemplo chapas en paquetes con bobinados. Tales generadores, en 35 particular los generadores de una turbina eólica, pueden ser de gran tamaño, como los generadores de accionamiento directo o accionados directamente con posiblemente un diámetro de varios metros. En tal generador, en el caso de avería de un segmento de estator, puede ser difícil cambiar un segmento de estator debido al tamaño y al peso, especialmente si no tiene que reemplazarse todo el generador en sí mismo. Para reparar un generador o cambiar partes de generador, puede estar disponible una abertura de acceso pero aún puede ser difícil alcanzar o cambiar la parte defectuosa a través de esa abertura.

Surge una dificultad especialmente en configuraciones con generadores de accionamiento directo en los que el generador está situado entre el buje y la torre con el fin de obtener una construcción de máquina compacta. Una construcción de este tipo puede verse en la figura 2. Habitualmente, aquí será necesario desarmar todo el buje para 45 finalmente desarmar el estator del generador.

En la publicación DE 10 2004 028 746 A1 se da a conocer una cabeza de torre para un sistema de energía eólica que tiene un rotor que se sostiene en la cabeza de torre por medio de cojinetes de manera que los cojinetes pueden retirarse total o parcialmente sin separar el rotor de la cabeza de torre. Un mecanismo de fijación fija temporalmente 50 el rotor a la cabeza de torre de manera que los cojinetes pueden retirarse.

Según el documento WO 2007/111425 A1, una turbina eólica tiene alojamientos de cojinete dispuestos en el exterior de cojinete de rotor y fijados con el alojamiento de estator para montar el estator con el rotor. Un disco de contracción corta la conexión entre el cojinete de rotor y el árbol principal cuando el momento de torsión rotacional

del árbol principal supera la fuerza de fricción. El disco de contracción impide el daño al sistema general debido a sobrecarga.

Por tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar una disposición de estator, un generador, una turbina eólica así como un método como se mencionó inicialmente de tal manera que pueda realizarse un reemplazo de las 60 partes de estator de una manera más simple.

El objetivo de la invención se logra según la invención mediante una disposición de estator con las características según la reivindicación 1, mediante un generador con las características según la reivindicación 10, mediante una turbina eólica con las características según la reivindicación 13, y un método con las características según la 65 reivindicación 14.

Pueden encontrarse realizaciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

La disposición de estator según la invención de una máquina eléctrica se refiere a un estator interior y un rotor exterior. La máquina eléctrica puede ser especialmente un generador para una turbina eólica. Específicamente, la invención se refiere a la disposición de estator de una máquina eléctrica, en la que la disposición de estator está rodeada radialmente por una disposición de rotor montada de manera rotativa. Durante el funcionamiento normal, el uso previsto del generador durante el funcionamiento de la máquina eléctrica, la disposición de estator está conectada de manera no rotativa a una parte estacionaria del generador. La disposición de estator puede enclavarse con una parte rotatoria de la máquina eléctrica haciendo que la disposición de estator gire si la parte rotatoria rota.

Por tanto, la disposición de estator se enclava con una parte estacionaria de la máquina eléctrica de tal manera que la disposición de estator permanece fijada a la parte estacionaria durante condiciones normales, pero la disposición de estator puede rotarse alrededor de la parte estacionaria en caso de reemplazo de partes del estator, por ejemplo durante el mantenimiento o durante el funcionamiento no normal del generador durante el que el generador no está bajo carga.

De manera más general, la disposición de estator puede liberarse de la conexión no rotativa a la parte estacionaria del generador de modo que puede girarse en relación con la parte estacionaria del generador.

Particularmente, la disposición de estator puede enclavarse con una parte rotatoria de la máquina eléctrica haciendo que la disposición de estator gire uniformemente con la parte rotatoria si la parte rotatoria rota, teniendo particularmente la disposición de estator y la disposición de rotor la misma velocidad angular.

La disposición de estator puede configurarse alrededor de un árbol concéntrico y la disposición de rotor puede soportarse en el árbol.

La disposición de estator según la invención es particularmente ventajosa si es necesario el mantenimiento o la reparación de un segmento de estator y está disponible una abertura de acceso en la carcasa de la máquina eléctrica a la disposición de estator pero desde la abertura de acceso sólo puede alcanzarse una fracción de segmentos de estator. La invención permite reposicionar el estator en una etapa de mantenimiento mediante una vuelta de giro de la disposición de estator completa alrededor de su eje de rotación de manera que el segmento de estator que necesita reemplazarse podrá alcanzarse por el personal de servicio o por el equipo de servicio a través de esa abertura de acceso.

Posiblemente puede usarse una fijación retirable como pernos para sujetar el estator en una posición sin posibilidad de giro durante el funcionamiento normal de la máquina eléctrica. Entonces puede retirarse esta fijación, concretamente los pernos, para poder girar la disposición de estator alrededor de su eje de simetría rotacional.

La invención es especialmente ventajosa para máquinas eléctricas muy grandes como generadores para generar energía. Debido al peso de los generadores, un segmento de estator único puede ser pesado y difícil de manejar cuando se reemplaza. La invención simplifica el cambio de un segmento de estator. Esto se cumple especialmente si el generador se monta en una turbina eólica u otra disposición compacta con poco espacio para operar.

El enclavamiento de la disposición de estator con una parte rotatoria de la máquina eléctrica puede realizarse de diferentes maneras. En una primera realización preferida, el enclavamiento de la disposición de estator con la parte rotatoria puede realizarse mediante la sujeción mecánica de la disposición de estator... [Seguir leyendo]

1. Disposición (64) de estator de una máquina eléctrica configurada en forma cilíndrica, en la que -la disposición (64) de estator está construida para estar rodeada radialmente por una disposición (62) de rotor montada de manera rotativa,

-la disposición (64) de estator puede conectarse de manera no rotativa a una parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica para su funcionamiento normal, y

-la disposición (64) de estator puede liberarse de la conexión no rotativa a la parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica, caracterizada porque la disposición (64) de estator puede enclavarse con una parte (16A, 62) rotatoria de la máquina eléctrica y está construida para girar en relación con la parte (16B) estacionaria si la parte (16A, 62) rotatoria rota.

2. Disposición (64) de estator según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la máquina eléctrica es un generador (11) .

3. Disposición (64) de estator según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la máquina eléctrica es un generador (11) para una turbina (1) eólica.

4. Disposición (64) de estator según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la disposición (64) de estator comprende una pluralidad de segmentos (50) de estator que forman sustancialmente el estator de la máquina eléctrica en forma cilíndrica.

5. Disposición (64) de estator según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el enclavamiento de la disposición (64) de estator con la parte (16A, 62) rotatoria puede realizarse mediante la sujeción mecánica de la disposición (64) de estator con la parte (16A) rotatoria.

6. Disposición (64) de estator según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el enclavamiento de la disposición (64) de estator con la parte (16A, 62) rotatoria puede realizarse aplicando corriente continua a bobinas previstas para la inducción electromagnética de una de la disposición (64) de estator y la disposición (62) de rotor de manera que la disposición (64) de estator se sujeta con la parte (52) rotatoria mediante una fuerza (70) electromagnética.

7. Disposición (64) de estator según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la disposición (64) de estator comprende dos placas (18, 63) de extremo para la fijación de los segmentos (50) de estator.

8. Disposición (64) de estator según la reivindicación 4 y la reivindicación 7, caracterizada porque la disposición (64) de estator incluidos sus segmentos (50) de estator y sus placas (18, 63) de extremo unidas pueden girarse como una unidad conjunta.

9. Disposición (64) de estator según la reivindicación 4 y la reivindicación 7, caracterizada porque la

disposición (64) de estator tiene placas (18, 63) de extremo separables y segmentos (50) de estator separables, pudiendo sujetarse cada uno de los segmentos (50) de estator de la disposición (64) de estator por separado a una sección de rotor opuesta mediante la fuerza electromagnética y girarse conjuntamente con la sección de rotor opuesta.

10. Generador (11) que comprende una disposición (64) de estator, caracterizado porque la disposición (54) de estator está dispuesta según una de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Generador (11) según la reivindicación 10, caracterizado porque un árbol (16) comprende una parte (16B)

fija con al menos un saliente (41) en el que la disposición (64) de estator puede sujetarse mecánicamente 55 en su posición con respecto a la posición rotacional de la disposición (64) de estator.

12. Generador (11) según la reivindicación 11, caracterizado porque el al menos un saliente (41) mantiene la disposición (64) de estator en posición axial, particularmente cuando la disposición (64) de estator está girando.

13. Turbina (1) eólica que comprende un generador (11) , caracterizada porque el generador (11) está dispuesto según una de las reivindicaciones 10 a 12.

14. Método para posicionar una disposición (64) de estator de una máquina eléctrica configurada en forma

cilíndrica, estando rodeada radialmente la disposición (64) de estator por una disposición (62) de rotor montada de manera rotativa, en el que

-durante el funcionamiento normal la disposición (64) de estator estará conectada de manera no rotativa a una parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica, y

-la disposición (64) de estator se libera de la conexión no rotativa a la parte (16B) estacionaria de la máquina eléctrica, caracterizado porque la disposición (64) de estator está enclavada con una parte (16A, 62) rotatoria de la máquina eléctrica haciendo que la disposición (64) de estator gire si la parte (16A, 62) rotatoria rota.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque el enclavamiento de la disposición (64) de estator con la parte (16A, 62’) rotatoria se realiza temporalmente durante el mantenimiento de la máquina eléctrica.

16. Método según una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el enclavamiento de la disposición (64) de estator con la parte (16A, 62) rotatoria se ejecuta cuando la máquina eléctrica no está en 15 funcionamiento normal específico.